新型運行除垢技術在消除難溶性水垢中的應用

（曲靖市質量技術監督綜合檢測中心，云南 曲靖 655000）

0 引言

鍋爐作為一種熱交換特種設備，是工業生產和日常生活中不可或缺的一類設備，據國家市場監督管理局的統計數據顯示，截至2018 年12 月31 日，我國在用的鍋爐數量已達41 萬余臺[1]。近年來，隨著國家環保力度的不斷加大，對鍋爐的使用也日益規范，為了節約能源保護環境，對于能效值不達標的設備，國家明令淘汰，使我國在用鍋爐的能效限值不斷提高。對于新增鍋爐，其設計和試生產時會經過能效測試，合格后再投入使用，而對于在役鍋爐，水垢是影響其能效的一個關鍵因素，因此該文著重就鍋爐除垢技術進行重點闡述。

除垢不但對鍋爐能效值有重要意義，而且能防止鍋爐事故的發生。傳統的鍋爐水垢去除方法有酸洗、堿洗和機械除垢。酸洗除垢技術要求比較高，很容易對鍋爐的承壓部件產生嚴重腐蝕事故；堿洗法對硫酸鹽垢、硅酸鹽垢等難溶水垢的清洗效果較差。筆者通過多年的鍋爐檢驗、水質化驗經驗，在和鍋爐使用單位交流溝通中，發現新一代“運行除垢靈”對于硅酸鹽等難溶性水垢具有獨到的清洗效果，其可適用于各種熱交換設備內生成的水垢、工業和民用鍋爐、化工反應釜水夾套等設備內產生的水垢[2]?；诖耍撐膶@類新型除垢劑的原理和使用方法等進行了說明。

1 “運行除垢靈”除垢原理

“運行除垢靈”的性狀一般是白色固體粉末，其密度為1.02 g/cm3~1.06 g/cm3，具有不可燃性。主要成份為2，3—二羥基丁二酸鈉（C4H4O6Na2.2（H2O）。它易溶于水，水溶液呈弱堿性。

根據配位場化學最新理論，金屬離子的d 軌道在某些配位體化合物靜電場影響下，可發生分裂而形成能量不同的軌道。當配位體給出孤對電子與中心金屬元素形成O 鍵時，該配位體分子中存在空的π 分子軌道或空的P、d 分子軌道，且對稱性合適，中心元素d 軌道上的孤對電子可與配位體形成反饋π 鍵，從而形成穩定的配位化合物。 基于以上原理，對于在役鍋爐的除垢，如果能使Ca2+、Mg2+d軌道發生能級分裂，且有π 分子軌道的化合物作為π 接受配位體，則能夠對除垢達到最好的效果。當這些化合物與鈣、鎂水垢作用時，與Ca2+、Mg2+形成穩定的配位化合物，從而破壞了鈣、鎂水垢的分子結構，將其溶解除去。這類需要時間長，反應速度緩慢，使水垢逐步分解，不易導致大面積剝落，而造成水垢堵管事故。 新型“運行除垢靈”具有4 個優點。1） 防腐性能優良，對金屬具有良好的保護效果，不損傷被清洗設備。2）除垢高效徹底，對各種成分的水垢都能有效清除。3）無毒無害，清洗廢液不污染環境，不會影響操作人員健康。4）在運行中清洗，不影響設備正常運行[3]。

2 新型“運行除垢靈”的使用方法

使用新型“運行除垢靈”對設備進行清洗時，可以選擇停機清洗，也可以選擇運行清洗，其使用方法分別如下。

2.1 停機清洗

停機清洗分7 個步驟。1）用橡膠管將配液箱、清洗泵和被清洗設備連接成清洗回路，并在被清洗設備頂部設置排氣孔（鍋爐可利用安全閥或放空閥排氣，其他設備如無適合排氣孔可利用清洗回路系統回水管排氣）。2）按配液箱容積和選定的除垢劑濃度計算新型“運行除垢靈”加入量。此處需要注意，市場上有多種類型的除垢靈可以選擇，加入時應根據不同廠家的使用說明書加入不同的量。3）配液箱中加入大半箱水，將“運行除垢靈”加入箱中攪拌溶解，再補加余量水混合均勻。4）檢查清洗系統，使系統各閥門處于開啟狀態。開啟清洗泵，將配好的清洗液注滿系統 （回水管有清洗液流出且正常循環）。如果設備容積較大，可按步驟（3）連續配液直至注滿。5）間歇循環清洗10 h ～12 h（循環1 h，浸泡1 h）。6）置換清洗液，進行防銹處理。7）排去廢液，用清水沖洗2~3 遍。

2.2 運行清洗

運行清洗是新型“運行除垢靈”最實用的特征，它可以在鍋爐等設備不停機的狀態下進行清洗，如果被清洗設備已停用，可將系統注滿清水，開啟系統循環泵按4 個步驟加藥清洗。1）按系統水容積（m3）和結垢量（水溝厚度mm）估算“運行除垢靈”的用量。2）選擇加藥點，將計算量的“運行除垢靈”加入被清洗設備水系統，靠系統水流動沖擊使其溶解。對于加藥點的選擇，循環水系統有冷卻塔時選在冷卻塔集水池加藥，無冷卻塔的小型系統也可在冷卻水池中加藥。3）正常運行循環6 h~8 h 后置換清洗液，再進行防銹處理。4）停機排去廢液，用清水沖洗2 遍后正常運行。如果系統不能停機，可邊補清水邊排污，將系統廢液全部置換干凈（至排污水清澈透明、pH 達7 時為置換干凈）[4]。

圖1 鍋爐管板除垢前后對比圖

2.3 參考用量

各廠家生產的“運行除垢靈”雖然在用量上稍有區別，但是根據筆者多年的經驗，發現對于不同設備、不同水垢厚度，采用如下的參考用量能達到最好的除垢效果，見表1。

表1 “運行除垢靈”的參考用量

注意事項。1）每袋“運行除垢靈”應一次溶入水中用完，不能部分使用，否則會降低防腐性能和清洗效果。必須部分使用時，先將整袋 “運行除垢靈”溶于水中，然后按比例配用。2）水垢較厚時應適當增加“運行除垢靈”用量并延長清洗時間，含少量難溶垢時加入廠家配送的“促進劑”可提高清洗效率。3）加溫至40℃～50℃清洗，可提高除垢效率并縮短清洗時間。

包裝貯存。1）塑袋包裝，貯存于陰涼干燥處，避免日曬雨淋。2）在有效期內，結塊不影響清洗性能。

3“運行除垢靈”除垢的應用實例

案例1。曲靖市某飼料廠的一臺鍋爐是湘潭鍋爐廠1993 年2 月3 日出廠的DZL 2-10-WIIA 型鍋爐，蒸發量為1.5 t/h~2.0 t/h，水容積為4 m3左右。該鍋爐水垢的主要成份為硫酸鹽和硅酸鹽，水垢厚度為4 mm~6 mm。（3）鍋爐鋼板為20 g，鍋爐無縫鋼管為20，設備已使用10 年。該鍋爐使用的是地下水，配有鈉離子交換器做為水處理設備，但未正常使用。鍋爐每年進行堿煮除垢，收效甚微，2014 年5 月水冷壁管因水垢過厚發生過燒爆管事故。

根據上述情況，建議用戶采用蘭州緩蝕技術研究所生產的“GR-943 運行除垢靈””進行運行清洗，步驟如下。

3.1 清洗前準備工作

清洗前對清洗范圍內設備承壓部件進行水壓試驗等全面檢查，然后采集清洗前的鍋爐給水和爐水進行化驗，測試硬度和堿度。最后對現有鍋水加藥，并掛試片隨爐運行，用以測試腐蝕情況。

3.2 運行清洗工藝

對該鍋爐擬進行40 d ～60 d 的運行清洗，加藥方式為每日給水 箱（水池）加藥2 次，分別是上午8：00~8：30和下午18：00~18：30?！癎R-943 運行除垢靈”運行清洗過程中必須定期排污。具體為按鍋爐運行規程每班都要進行排污處理，排污時間固定在接班時，排污時鍋爐應處于低負荷運行，排污率8%左右，各排污閥都應排到位，以防止水垢沉積，排污后補水加藥。加入“GR-943 運行除垢靈”后，距離下次排污時間應間隔8 h ～9 h，保證“GR-943“運行除垢靈””與水垢有足夠的反應時間，使“GR-943 運行除垢靈”的藥效充分發揮出來，減少浪費。“GR-943“運行除垢靈””運行清洗期內，應保持鍋水pH 值在10~12，堿度不小于6 mmol/l，如果pH 值低于10，則須用氫氧化鈉或碳酸鈉調整pH 值到規定范圍內。

4 清洗后質量驗收情況

清洗后剩余水垢厚度為0.5 mm~1.0 mm，清洗率為83%～90%，清洗率超過國家有關標準（《鍋爐化學清洗規則》規定清洗率的碳酸鹽垢≥80%，硫酸鹽垢、硅酸鹽垢≥60%。）。試片腐蝕率為0.042 g/m2·h，低于國家標準。（《鍋爐化學清洗規則》規定腐蝕率為≤6 g/m2·h，腐蝕總量不大于72 g/m2。）

5 結語

新型“運行除垢靈”能在不影響設備正常運行情況下，有效地清除各種成份水垢，既解決了水垢積生，浪費能源的問題，又提高了鍋爐熱能產出效率，確保了鍋爐的安全運行。